氮摻雜活性炭及其載鉑催化劑氧還原催化活性

李莉香，張硯秋，孫盼松，安百鋼，邢天宇，宋仁峰

(1.遼寧科技大學 化學工程學院，遼寧 鞍山114051；2.鞍鋼集團礦業設計研究院，遼寧 鞍山114004)

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氮摻雜活性炭及其載鉑催化劑氧還原催化活性

李莉香1，張硯秋1，孫盼松1，安百鋼1，邢天宇1，宋仁峰2

(1.遼寧科技大學 化學工程學院，遼寧 鞍山114051；2.鞍鋼集團礦業設計研究院，遼寧 鞍山114004)

采用化學原位聚合法制備聚吡咯/活性炭(AC)復合物，在惰性氣氛進行熱處理，制備了氮摻雜活性炭(NAC)。利用化學浸漬還原法制備AC和NAC載鉑催化劑，并對比分析他們的氧還原催化性能。氮摻雜處理明顯降低了活性炭的比表面積，但因其改善了活性炭水分散性和表面活性，鉑在NAC表面沉積和分布較在AC載體表面更均勻。尤其經900 ℃炭化處理獲得的氮摻雜活性炭NAC900，源于其微孔的高比表面積和含氮官能團共同作用，使鉑粒子多以尺寸小于5 nm 的粒子均勻沉積分布于載體表面,且鉑擔載量高。循環伏安曲線分析表明，與活性炭載鉑催化劑(Pt-AC)相比，氮摻雜活性炭載鉑催化劑(Pt-NAC900)的氧還原峰電位更正，氧還原峰電流為前者兩倍，且峰電流隨循環次數的衰減更低。結果表明，通過對傳統炭材料活性炭進行氮摻雜處理，能夠增強其載鉑催化劑氧還原催化性能。

氮摻雜；活性炭；鉑；氧還原反應

1　前言

質子交換膜燃料電池因其能量轉化效率高、運行溫度低和低排放而成為緩解化石能源危機及環境污染的理想器件之一。質子膜燃料電池主要基于陽極氫氧化和陰極氧還原而將化學能轉化為電能，而陰極氧還原因其反應速率慢而成為電池反應的制約步驟。……